Smarte Textilien Adapter für eine textilkompatible elektrische Verbindungstechnik

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Smarte Textilien stellen Entwickler vor Herausforderungen. Eine betrifft an hochleitfähig strukturierten Textilien angebrachte lösbare Steckverbinder. Eine Lösung hat das TITV vorgestellt.

Die Einsatzgebiete mikroelektronischer Komponenten erweitern sich derzeit rasant (vgl. [1] bis [7]). Auf immer kleineren und kompakteren Schaltkreisen lassen sich mehr und neue Funktionen inklusive der benötigten Speicherkapazitäten im Gigabyte-Bereich realisieren.

Internationale Messen und Ausstellungen zeigen, dass diese elektronischen Komponenten sich auf flexiblen und inzwischen auch dehnbaren Substraten [8] so verschalten lassen, dass diese nicht mehr in separaten Gehäusen, sondern direkt in die Oberfläche des Produktes integriert werden können.

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Derartige elektronischen Komponenten kommen bereits in Fahrzeugen für Dachhimmel und Armaturenbrett zum Einsatz. Damit sind selbst sensorische und aktuatorische Systeme in problematischen Einsatzfeldern wie der Bekleidung [9] integrierbar. Solche textilen elektronischen Komponenten könnten in Zukunft bei der Langzeitüberwachung und zur Therapie von Patienten [10], zur Realisierung sicherheitsrelevanter Funktionen in der Berufsbekleidung Bedeutung erlangen, wenn es gelingt, diese Systeme mit Energie zu versorgen, die textil integrierten Komponenten mit klassischen Systemen zu kombinieren und mit diesen und untereinander zu vernetzen.

Dafür werden Adapterelemente für eine textilkompatible elektrische Verbindungstechnik benötigt. In dem vorliegenden Beitrag wird aus den Anforderungen an derartige Adapterelemente ein erster Lösungsansatz zur kostengünstigen Fertigung solcher Adapterelements vorgestellt.

Die Aufgabenstellung bestand letztlich darin, textilbasierte leitfähige Strukturen zur Signalübertragung kostengünstig mit einem zuverlässigen Verbindungsstecker zu versehen. Da das System permanent am Textil verbleiben soll, muss es sich durch eine hohe Waschbeständigkeit und Benutzungsstabilität vor allem nach textilüblichen Belastungsarten im Gebrauch auszeichnen.

Zur Realisierung wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens AIF 354 ZBG zusammen mit den Partnern Kunstoffzentrum Leipzig GmbH und Deutsches Kunststoffinstitut in Darmstadt (KUZ, DKI) ein Steckverbinder konzipiert, der mit einem neuartigen Verfahren entgegen üblicher konventioneller Methoden mit einem mehrteiligen Mikrospritzgießprozess praktisch in einem Stück hergestellt wird.

Durch diese neuartige Herstellungsvariante werden die einschlägigen Nachteile herkömmlicher Technologien überwunden und die hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Belastbarkeit der Steckverbindung erfüllt, so dass sich die Steckverbindung für den Einsatz in smarten Textilien eignet.

Ergebnisse und Realisierung der Entwicklungsarbeiten

Im Rahmen des gemeinsamen Forschungsvorhabens AiF 354 ZBG mit den Forschungs-partnern dem KUZ, DKI und TITV sind Adapterelementen für eine textilkompatible elektrische Verbindungstechnik entwickelt worden. Mit den Forschungsergebnissen sind die Grundlagen für das rationelle und industrielle Anbringen von Verbindungssteckern an textilbasierte leitfähige Strukturen gelegt worden.

Insbesondere die im Projekt entwickelten bandförmigen hochleitfähigen textilen Strukturen eignen sich zur Signalübertragung. Sie lassen sich mit der an diese Strukturen angepassten Spritzgusstechnik direkt mit genormten Steckverbindern versehen, die permanent am Textil verbleiben können.

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